基于Micro-CT的土壤结构变化三维可视化量化表征方法

来源：农业机械学报杂志2025年第7期北京时间：

作者：仲伟正，史卓林，张合虎，康子涵，杨增玲，韩鲁佳

单位：中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,

摘要：机械压实是导致土壤结构和功能改变，进而制约农业可持续发展的重要因素之一。本文采集砂土、壤土和粘土3种不同质地土壤，采用机械加压方式模拟制备了不同压实程度的土壤样品，并使用先进的Skyscan 1275 Micro-CT系统进行样品扫描。比较了主动轮廓（AC）、标记分水岭（MBW）和K-means 3种不同算法对土壤孔隙和团聚体结构样品Micro-CT 图像的分割效果，结果表明K-means图像分割算法最优。采用形态学分水岭算法和Canny 边缘检测算法有效实现了土壤团聚体和孔隙个体的原位分离。基于K-means分割算法，优化提出了一种土壤物理结构Micro-CT原位、三维、可视化量化表征方法，原位三维可视化呈现了不同压实土壤样品孔隙和团聚体结构分布量化信息。Micro-CT成像表征结果与实验室分析结果具有很好的一致性。研究结果为土壤压实以及土壤结构数字化图谱等相关研究提供了快速分析方法。

关键词：土壤压实;Micro-CT;三维可视化;土壤结构;图像分割

基金资助：国家重点研发计划项目(2023YFD1900104)